Influência da adição do nióbio no comportamento mecânico e microestrutural do aço SAE 6150

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

Tenacidade ao impacto e resistência a fadiga de aço API 5L X70 modificado ao Nb

O transporte de gás e derivados de petróleo é realizado pelo uso de tubulações, denominadas de oleodutos ou gasodutos, que necessitam de elevados níveis de resistência mecânica e corrosão, aliadas a uma boa tenacidade à fratura e resistência à fadiga. A adição de elementos de liga nesses aços, Ti, V e Nb entre outros, é realizada para o atendimento destes níveis de resistência após o processamento termomecânico das chapas para fabricação destes dutos, utilizando-se a norma API 5L do American Petroleum Institute, API, para a classificação destes aços. A adição de elementos de liga em associação com o processamento termomecânico visa o refino de grão da microestrutura austenítica, o qual é transferido para a estrutura ferrítica resultante. O Brasil é o detentor das maiores reservas mundiais de nióbio, que tem sido apresentado como refinador da microestrutura mais eficiente que outros elementos, como o V e Ti. Neste trabalho dois aços, denominados Normal e Alto Nb foram estudados. A norma API propõe que a soma das concentrações de Nióbio, Vanádio e Titânio devem ser menores que 0,15% no aço. As concentrações no aço contendo mais alto Nb é de 0,107%, contra 0,082% do aço de composição normal, ou seja, ambos atendem o valor especificado pela norma API. Entretanto, os aços são destinados ao uso em dutovias pela PETROBRÁS que impõe limites nos elementos microligantes para os aços aplicados em dutovias. Deste modo estudos foram desenvolvidos para verificar se os parâmetros de resistência à tração, ductilidade, tenacidade ao impacto e resistência à propagação de trinca por fadiga, estariam em acordo com a norma API 5L grau X70 e com os resultados que outros pesquisadores têm encontrado para aços dessa classe. Ainda, como para a formação de uma dutovia os tubos são unidos uns aos outros por processo de soldagem (circunferencial), o estudo de fadiga foi estendido para as regiões da solda e zona termicamente afetada (ZTA). Como conclusão final observa-se que o aço API 5L X70 com Nb modificado, produzido conforme processo desenvolvido pela ArcelorMittal - Tubarão, apresenta os parâmetros de resistência e ductilidade em tração, resistência ao impacto e resistência a propagação de trinca em fadiga (PTF) similar aos aços API 5L X70 com teores de Nb = 0,06 % peso e aqueles da literatura com teores de Nb+Ti+V < 0,15% peso. O metal base, metal de solda e zona termicamente afetada apresentaram curvas da/dN x ΔK similares, com os parâmetros do material C e m, da equação de Paris, respectivamente na faixa de 3,3 - 4,2 e 1.3x10-10 - 5.0x10-10 [(mm/ciclo)/(MPa.m1/2)m].

Microstructure and grain boundary microanalysis of X70 pipeline steel

Grain boundaries (GBs), particularly ferrite: ferrite GBs, of X70 pipeline steel were characterized using analytical electron microscopy (AEM) in order to understand its intergranular stress corrosion cracking (IGSCC) mechanism(s). The microstructure consisted of ferrite (alpha), carbides at ferrite GBs, some pearlite and some small precipitates inside the ferrite grains. The precipitates containing Ti, Nb, V and N were identified as complex carbo-nitrides and designated as (Ti, Nb, WC, N). The GB carbides occurred (1) as carbides along ferrite GBs, (2) at triple points, and (3) at triple points and extending along the three ferrite GBs. The GB carbides were Mn rich, were sometimes also Si rich, contained no micro-alloying elements (Ti, Nb, V) and also contained no N. It was not possible to measure the GB carbon concentration due to surface hydrocarbon contamination despite plasma cleaning and glove bag transfer from the plasma cleaner to the electron microscope. Furthermore, there may not be enough X-ray signal from the small amount of carbon at the GBs to enable measurement using AEM. However, the microstructure does indicate that carbon does segregate to alpha : alpha GBs during microstructure development. This is particularly significant in relation to the strong evidence in the literature linking the segregation of carbon at GBs to IGSCC. It was possible to measure all other elements of interest. There was no segregation at alpha : alpha GBs, in particular no S, P and N, and also no segregation of the micro-alloying elements, Ti, Nb and V. (C) 2003 Kluwer Academic Publishers.

Precipitation and solute clustering in aluminium: advanced characterisation techniques

Recent development of characterisation techniques and computer simulation has extended our ability to access atomic scale information regarding materials microstructure evolution. New results from such techniques have significantly progressed our knowledge about solute behaviour during the earliest stages of decomposition of the solid solution. This chapter updates current understanding about solute clustering and discusses the effect of solute clustering and micro-alloying on precipitate microstructure evolution in aluminium alloys. In addition, a brief review is given on the effect of severe plastic deformation on precipitate evolution in Al alloys.

Unconventional Ni–P alloy-catalyzed CVD of carbon coil-like micro- and nano-structures

Conventional catalyzed thermal CVD of carbon microcoils commonly suffers from poor control of the coil shape and morphology and rarely reaches the nanoscale size range. This article reports on an unconventional Ni-P alloy-catalyzed, high-throughput, highly reproducible CVD of ultra-long carbon coil-like micro- and nano-structures using acetylene precursor at relatively low process temperatures. Helical carbon microcoils with consistently uniform, circular cross-sections and a high degree of crystallinity have been synthesized at 750 °C. A further reduction of the temperature to 650 °C led to the growth of ultra-long (up to several mm) wave-like carbon nanofibers made of two nanowires with the diameters in the 100-200 nm range. The results of the XRD and Raman analysis reveal that the nanofibers feature only a slightly more disordered structure compared to the microcoils. Our results suggest that morphology and structure of the carbon coil-like micro- and nano-structures can be tailored by the appropriate alloying of the catalyst and the choice of the CVD process parameters.